混合式教学中深度学习模式研究

严卫　李鑫　王颖　周立凡　钱振江　肖乐

摘要：针对混合式教学特点，以“信息安全与防护”教学为例，提出混合式教学中深度学习模式，分析了课程设计，课堂实施策略以及过程化持续改进的实施过程和应用效果。最后通过问卷调查，两班学生成绩对比以及近年来取得的教育教学研究成果，验证了该模式的有效性，为混合式教学的创新模式开辟了新途径。

关键词：混合式教学；深度学习；模式研究

中图分类号：G642      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）34-0165-04

2016年，教育部《关于中央部门所属高校深化教育教学改革的指导意见》指出，要“推动校际校内线上线下混合式教学改革”[1]，为混合式教学改革指明了方向。然而现实中，特别是在2020年新冠肺炎疫情之后，混合式教学中暴露出了一些问题[2-6]，教学效果不太理想。为此，课题组提出了混合式教学中深度学习模式，取得了一定的进展，本文将从概念辨析、设计策略、教学效果分析来逐一论述。

1 概念辨析

1.1 混合式教学

所谓混合式教学就是把传统教学和网络教学的优势结合起来，既要充分发挥教师在引导、启发和监控教学过程中的主导作用，又要充分体现学生作为学习主体的积极性、主动性和创造性[7]。国内一些学者已对混合式教学模式展开了深入研究。比如冯晓英等人在Graham的理论基础上发展构建了教师混合式教学改革发展框架并提出了策略建议[8]。张萌等人提出了双向互馈混合式教学模式，实证研究表明能有效提高学生的学习效果[9]。刘迎文等人提出了互动式与问题式模式相结合的混合式教学模式，实践表明能提高学生专业素养和科研能力等[10]。综上，现有文献研究大多数仍停留在混合式教学的持续改进范畴，对于深度学习特征的教学改革步子还不够大。为此课题组提出了混合式教学中深度学习模式，在实践中取得了良好的教学效果。

1.2 深度学习

深度学习的概念源于计算机技术中的神经网络。在教育领域，美国学者马顿和萨尔乔率先开展了对深度学习的研究， 并于1976年发表了《学习的本质区别： 结果和过程》的文章，首次提出了深度学习的概念[11-12]。此后，比格斯、莱尔德、库伯等学者从不同角度对深度学习的内涵、特征等进行了界定[13]。2005年，我国学者何玲、黎加厚团队结合我国国情提出了深度学习的概念并指出深度学习是在理解的基础上，批判性地学习新思想和新事实，然后将其融入现有的认知结构中产生联结，并能将现有的知识迁移到新情境中以做出决策和解决问题的学习[14]。学生作为学习的主体，通过深度学习促进学生的全面发展已成为教育界内外的共识。深度学习的研究为高校教学改革提供了新思路[15]。教师如何在课堂中实施深度学习策略，引导学生深度加工知识，以实现全面发展，是我国高等教育研究的一个重要方向。

2 混合式教学中深度学习模式的设计策略

2.1 课程设计

1） 课程教学内容制定

课程以“信息安全与防护”为主线。结合我校通识课“注重通识，融入业界”的人才培养理念。教学内容贴近学生生活，分别从技术、法律和社会三个方面介绍网络虚拟社会的技术构成和安全问题，帮助学生构建系统的信息安全知识和应用体系。通过学习，学生可以了解信息安全的现状和趋势，了解信息安全技术的主要内容，提高安全意识，识别安全风险，增强信息安全防护能力，从而提升学生的计算思维能力[16]。

2） 课程教学资源设计

通过腾讯视频直播讲解本节知识要点，利用移动互联網时代的信息安全与防护尔雅通识课和课题组自设计的课堂讨论题、课后大作业、PPT演讲报告等开展课程自学。课程组老师通过尔雅通识课网络教学平台推送相关章节资源，每个章节包括学习目标、视频、章节测验。实现对学生的形成性评价的达成。通过构建题库，随机出题，限时答题，自动批改，让学生在过程性监测中进行考核。

3） 课程教学策略设计

始终遵循“混合式教学中深度学习模式”的教学理念，充分利用互联网教学资源，部分章节采用线下翻转课堂模式，教学过程借鉴北美众多高校所推崇的BOPPPS模型（图1） 。在此基础上采用小组调研，课堂演讲讨论，总结与反馈穿插进行，形成教师引导与学生自主学习并重的教学方式。

4） 课程考核评价方案设计

考核评价由40%线上学习的形成性评价，30%的线下翻转课堂（含PPT演讲、大作业、课堂讨论表现）以及30%的线上期末测试组成。在过程性考核中加入每一章安排学生自我评价，对本章学习的情况进行自评，每学期组织学生参加主观性评教活动，同时学校教务处组织了专家包括校领导、督导、优秀教师代表等定期跟班听课检查教学材料，以确保教学质量。

2.2 课堂实施策略

1） 课堂教学内容

以第七、八、九章的数据安全为例，该知识点是完整的单元模块。其内容包括：密码基本概念，数据保护的特性，保护数据的可用性。在学习完相应的单元模块的同时强化知识点间的联系，为解决复杂工程问题做准备。

2） 课堂教学目标

确保数据安全的要点，解释凯撒密码的概念，描述凯撒密码的使用方法，阐述凯撒密码的安全性，通过破解凯撒密码的计算思维的方法来解决复杂工程问题。

3） 教学过程设计

参考BOPPPS模型：以数据安全问题为引，通过实验进一步地体会如何来保护数据的完整性，保密性，不可否认性，可认证性，存在性等，检测学员对概念的理解程度，并据此更有针对性地控制课程节奏。学生可以自主选题，检索论文，通过分组讨论、学生讲解、课堂分享、小组竞赛活动如学生组加密和解密凯撒密码活动，让学生达到深度加工知识，实现了课堂教学目标。

4） 教学案例设计

基于深度学习理论，采用BOPPPS模型应用于“移动互联网时代的信息安全与防护”的教学案例设计中，以期为该课程的尔雅通识课网络教学提供理论支持与实践参考。以该课程中的“数据安全”为例，进行相关教学案例设计（见表１） 。

2.3 过程化持续改进

在工程教育认证的通用标准中强调：持续改进。因此，教师需要对自己整个教学过程进行深入反思。在进行课堂的教学设计中，运用工程教育认证标准并邀请教学设计领域的专家在多轮意见征询的基础上，通过三个学期的教学实践以及形成性评价和终结性评价两个阶段的改进，课堂课后巩固阶段的持续改进指标体系（见表2） 。

3 教学效果分析

选定两个通识课班级进行比较，实验班采用混合式深度学习，普通班采用传统的混合式学习进行教学效果对比。普通班学生对知识点掌握有所欠缺，实验班学生通过自学+教师讲解+研讨，对知识点掌握明显优于普通班，两个班的综合考核评价结果如图2所示。结果表明，实验班的优秀和不及格这两项指标明显优于普通班。由此看出，改革后的混合式教学中深度学习模式提高了教学质量。

课题组通过全面分析IT领域的发展方向和人才需求，提出“混合式教学中深度学习模式研究”的教育教学理念，发表了多篇高质量教研论文，在2020年1月，由教育部主管，清华大学主办的《计算机教育》期刊对研究成果“基于深度学习的大学计算机技术实验教学改革与实践”进行了报道[18]，该成果于2020年12月获全国高等院校计算机基础教育研究会“优秀论文”奖。同年，在苏州市人工智能科学技术奖活动中，荣获人工智能教育二等奖；2021年6月在苏州市计算机学会计算机科学技术奖综合评审结果中荣获杰出教育奖；2021年10月在第四届全国高校人工智能大数据区块链教育教学科研成果创新评选活动中荣获教学创新奖。以上教育教学研究成果将有效应用到教学实践中并做好持续改进。

与传统的混合式教学不同，混合式教学中深度学习模式除了注重课程设计本身要求外，对课堂实施策略中的每个步骤都有相应的细致要求，尤其是教学案例设计环节中，要求以BOPPPS模型为基础框架，详细设计教师活动、学生活动和教学策略方式并对应到深度学习模式的各个阶段。在混合式教学中深度学习模式下分别对教学组织与管理，教学资源多样化，教学内容设计，考核评价的合理性，互动深度学习交流活动等进行主观性反馈，以提升教学效果为目的，有效开展混合式教学活动，结果如表3显示大多数学生对混合式教学中深度学习模式持满意或非常满意的态度，其中，从超星尔雅平台上的客观性反馈数据上看，学生的视频观看进度，课前章节测验平均正确率及课后大作业完成率也比较理想，充分体现了混合式教学中深度学习模式优势。

4 结束语

混合式教学中深度学习模式的实施，打破了传统课堂沉默的状态，训练学生解决问题的能力和提高计算思维能力，强化了师生互动，提高了学生综合素养，在提升教学效果方面显示了明显优势，具有推廣价值。

参考文献：

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[18] 严卫，钱振江，周立凡.基于深度学习的大学计算机技术实验教学改革与实践[J].计算机教育，2020（1）：104-107.

【通联编辑：梁书】